유전자 발현 제어·FLIM 결합… 질환 진행 과정 3차원 추적 가능

알츠하이머병 진단은 오랫동안 증상 발현 이후 확인하는 방식에 의존해 왔다. 조기 진단이 중요하지만, 뇌척수액 검사나 PET 촬영 등은 비용과 침습성 측면에서 부담이 커 실제 적용에는 한계가 있었다. 고려대학교 생명공학부 박희호 교수 연구팀은 세종대 권보미 교수, KAIST 유홍기 교수 연구팀과의 공동연구를 통해, 뇌 오가노이드를 활용한 비침습적 알츠하이머 진단 플랫폼을 개발했다. 이번 연구는 질환을 ‘확인’하는 단계에서 ‘실시간 추적’하는 방식으로 전환했다는 점에서 의미가 있다.

연구팀은 인간 유도만능줄기세포(hiPSC)를 기반으로 뇌 오가노이드 모델을 구축했다. 이 과정에서 가족성 알츠하이머병의 주요 원인 유전자인 PSENM146I의 발현 시점을 정밀하게 제어해, ‘미니 뇌’에서 실제 질환의 병리 과정을 재현했다. 이는 기존 세포·동물 모델이 갖는 한계를 보완하는 접근이다. 이번 기술의 핵심은 분석 방식이다. 연구팀은 멀티모달 형광시상수 이미징(FLIM)을 적용해, 세포를 손상시키지 않고 살아있는 조직의 대사 상태를 실시간으로 측정할 수 있는 3차원 분석 플랫폼을 구축했다. 설명에 따르면, 특정 파장의 빛에 반응해 나타나는 형광 수명을 측정함으로써 세포 내부의 생화학적 상태를 정밀하게 파악할 수 있다. 이 기술은 단순 진단을 넘어 질환 진행 과정 분석으로 확장된다. 연구팀은 이를 통해 알츠하이머병을 비침습적으로 구별하고, 질환의 진행 양상을 실시간으로 추적할 수 있음을 확인했다. 이는 치료 시점을 판단하는 데 중요한 기반이 된다 .

이번 플랫폼은 신약 개발에도 영향을 줄 수 있다. 기존에는 인간 뇌 환경을 정확히 재현하지 못해 신약 개발 실패율이 높았지만, 오가노이드 기반 모델을 활용할 경우 보다 실제에 가까운 조건에서 약물 반응을 검증할 수 있다. 이번 연구에는 고려대 강지현 연구자, 국민대 손보람 교수, KAIST 한정무 박사후연구원 등이 참여했으며, 연구 결과는 국제 학술지 Nano Today에 게재됐다. 알츠하이머 진단 기술은 더 이상 사후 확인에 머물지 않는다. 질환을 실시간으로 관찰하고 추적하는 방향으로 이동하고 있다. 이번 연구는 그 전환을 보여주는 사례다.

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